AC自动控制范文

AC自动控制范文（精选9篇）

AC自动控制 第1篇

目前,变频传动技术主要集中在3个方面:传统的AC/DC/AC变换器;传统的AC/AC周波变换器;矩阵式变换器。在这3种变频传动技术中,应用较多的是AC/DC/AC变换器,一般称为间接变换器,其前级常采用三相不控整流电路加上大容量的滤波用电解电容器,因而电路功率因数较低,成本较高,且电解电容的寿命有限[1,2,3];周波变换器虽然省却了中间直流环节,控制简单,但是,由于其采用传统的移相控制方式,故功率因数很低,而且功率器件较多,导致成本也较高,且只能在基频以下变频;矩阵式变换器是近年来发展的一种新的直接变频技术,可以实现基频以上变频,在有些中/大功率场合已经投入应用,但是,其功率器件多,控制复杂,成本高,一般不用于小功率系统[4,5,6,7,8,9,10,11]。

现对传统的AC/AC变频技术进行新控制原理的探索和研究,提出了一种新型AC/AC直接变频技术,并设计了采用FPGA为控制核心的三相AC/AC系统,和传统晶闸管移相控制的AC/AC系统相比,本装置具有成本低、体积小、重量轻、控制简单、功率因数高等优点[12,13,14]。

1 传统AC/AC变频电路

传统的三相AC/AC变频电路是由三组输出电压相位各差120°的单相AC/AC变频电路组成,主要用于大功率的调速系统。图1是单相AC/AC变频电路原理图,电路由反并联的晶闸管变流电路(P和N)构成。

变流器P和N都是相控整流电路,P组工作时负载电流i0为正,N组工作时i0为负。让2组变流器按一定的频率交替工作,负载就得到该频率的交流电。改变2组交流器的切换频率,就可以改变输出角频率ω0;改变变流电路工作时的控制角α,就可以改变交流输出电压的幅值。为了使输出电压u0的波形接近正弦波,可以按正弦规律对α角进行调制,如图2波形所示,可在半个周期内让正组变流器P的α角按正弦规律从90°逐渐减小到0°或某个值,然后再逐渐增大到90°。这样,每个控制间隔内的平均输出电压就按正弦规律从零逐渐增至最高,再逐渐减低到零,如图2中虚线所示。另外半个周期可对变流器N进行同样的控制。

图2所示的波形是变流器P和N都是三相半波相控电路时的波形。可以看出,输出电压u0并不是平滑的正弦波,而是由若干段电源电压拼接而成。在输出电压的一个周期内,所包含的电源电压段数越多,其波形就越接近正弦波。因此,图1中的交流电路通常采用6脉波的三相桥式电路或12脉波变流电路。AC/AC变频电路的优点是:只用一次变流,效率较高;可方便地实现四象限工作;低频输出波形接近正弦波。缺点是:接线复杂,如采用三相桥式电路的三相AC/AC变频器至少要用36只晶闸管;受电网频率和变流电路脉波数的限制,输出频率较低;输入功率因数较低;输入电流谐波含量大。

2 三相AC/AC系统

2.1 基本原理

交流调压电路是利用可控的电力电子器件组成双向开关,把输入到负载的正弦交流电能按一定规则周期性地接通和关断,通过控制一个周期中通断时间的占空比,即可控制输出到负载的电压有效值。其控制方式一般有整周波通断控制、相位控制和斩波控制3种[15]。其中,斩波控制就是利用PWM控制技术,将交流电压波形斩控成一系列脉冲波,改变脉冲的占空比即可调节输出电压的大小,和整周波通断控制与相位控制相比,斩波控制能够容易获得连续的输出电压,并且波形中只含有高次谐波分量。

虽然采用斩波控制的交流调压电路具有一些优点,但仅获得输出电压的幅值可调而不能实现频率可调,基于此,本文对传统的斩波调压电路进行了改进,在斩波控制的前级增加了不控整流电路,通过对电网电压的不控整流,获得了具有6个网频正弦半波的脉动输出电压,同时,通过对网频正弦半波的周期性阻塞,实现了三相AC/AC功能。相关电路拓扑及原理如图3所示。图3(b)中,ui为三相输入电压波形;uPa、uPb、uPc和uNa、uNb、uNc为相应的控制信号时序,其数字1～6分别对应图3(a)中的功率器件V1～V6;uoa、uob、uoc为三相输出电压波形。根据控制规则可知,输出电压和输入电压的频率关系为

由图3可知,如果对图3(a)中的各个功率器件施加类似于图3(b)所示的控制信号,即按照一定的控制规律让各个120°电角度的电网电压波形完全通过,则可以获得不同频率的输出电压波形;图3(b)中是以N=4为例,则输出电压的频率为16.7 Hz。由此即可实现输出电压的频率可调。

为了进一步实现输出电压的幅值可调,可以采用传统的斩波调压控制方式,即在图3(b)所示的控制信号中进行相应的斩波控制。图4为采用等脉宽斩波控制方式时各功率器件的相关控制信号。

2.2 控制规律

控制理论中有一个重要的结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。冲量即指窄脉冲的面积。这里所说的效果基本相同,是指惯性环节的输出响应波形基本相同。如果把各输出波形用傅里叶变换分析,则其低频段非常接近,仅在高频段略有差异。该原理称之为面积等效原理。

根据面积等效原理,若要使输出电压波形与期望的工作电压波形等效,则半个输出电压周期内包含的N个经过高频脉冲信号斩控后的网频正弦波形包围的面积之和必须与期望工作电压波形包围的面积相等。

由于控制输出电压的幅值归根到底是控制每个网频正弦半波的幅值,而每个网频正弦波形采用的是斩波调压,所以必须先计算出每个经过高频脉冲信号斩控后网频正弦波形包围的面积。

设网频正弦波形经过高频脉冲信号斩控后所得到的电压波形如图5所示,设网频正弦电压的幅值为Uim,频率为fi,周期为Ti,角频率为ωi,则网频正弦波形经过高频脉冲信号斩控后所得到的电压波形可表示为

设高频脉冲斩控信号的频率为fs,周期为Ts,占空比为D,则每个经过高频脉冲信号斩控后网频正弦波形包围的面积Si近似为

其中,n为第n个积分单元。

由式(3)可以看出,每个经过高频脉冲信号斩控后网频正弦波形包围的面积Si仅与高频控制脉冲的占空比D有关,但两者之间的关系是非线性的。只要当高频脉冲斩控信号的频率fs足够大时,图中每个积分单元的面积即曲边梯形的面积SABCE就可以用梯形上底作为高、梯形高作为宽的矩形面积SABCD来代替。这样,每个经过高频脉冲信号斩控后网频正弦半波包围的面积Si可以表示为

由式(4)可以看出,经过近似等效计算后,每个经过高频脉冲信号斩控后网频正弦半波包围的面积Si与高频斩波控制脉冲的占空比D成正比。因此,要控制每个经过高频脉冲信号斩控后的网频正弦半波包围的面积Si,只需控制高频斩波控制脉冲占空比D即可。

所谓的等脉宽控制方式是指,对每个通过开关的输入电压的正弦波形(即半个输出电压周期内包含的N个网频正弦波形)均采用相等脉宽(相同的占空比)的高频(频率为fs)脉冲信号进行斩控,则输出电压的每个网频正弦波形的峰值都相等。

等脉宽控制的面积等效原理如图6所示,设期望工作电压的峰值为Uom,频率为fo,周期为To,角频率为ωo,则期望工作电压波形可表示为

期望工作电压波形半个周期包围的面积So为

由于采用等脉宽控制,因此期望工作电压波形半个周期内包含的N个经过高频脉冲信号斩控后的网频正弦波形的形状都相同,且包围的面积也都相等,均为Si,故根据面积等效原理有

将式(4)和式(6)代入式(7)可得:

由式(8)可得占空比为

故输出电压幅值为

由式(1)、式(5)和式(10)可得输出电压为

式(11)就是采用等脉宽控制时三相AC/AC变频系统的输出电压表达式。该式说明,调节输出电压波形的半个周期内包含网频正弦波形的个数N和高频斩控信号的占空比D,就可实现对输出电压的调频和调压。

3 仿真与实验结果

根据上述控制策略,采用等脉宽控制方式,本文在PSPICE环境下分别进行了不同输出频率时的仿真;同时,设计了系统主电路和基于FPGA的系统控制电路,采用VHDL语言完成了系统的软件设计,实现了相应的功能[16,17]。图7、图8是在阻性负载条件下,输出频率为16.7 Hz(N=4)时的输出电压仿真和实验波形。

由图7和图8可知,仿真和实验结果完全相同,从而验证了该控制策略的正确性和可行性。

4 结论

多年来,在各种节电方案中,人们更多关心的是大、中容量系统,并且为之进行了大量卓有成效的工作。而各种小容量系统数量多,其消耗的电能也相当可观。如果小容量系统成本能够降低到可接受程度,则应用前景非常广阔。基于此,本文研究了成本低、体积小、控制简单、功率因数高的小容量AC/AC变频系统。

摘要：针对传统的三相AC/AC变频电路特点,提出了一种新的电路拓扑,仅用6个功率器件即可实现三相AC/AC变频功能。提出基于脉冲阻塞原理的等脉宽斩波控制策略,取代传统的移相控制策略施加于该电路拓扑,实现了三相输出电压幅值、频率分别可调或同时可调。对等脉宽斩波控制策略进行了详细的理论分析,根据期望输出电压的不同频率和幅值,利用面积等效原则,推导出相应占空比的数学表达式。在PSPICE环境下根据脉冲阻塞原理,对三相AC/AC系统进行等脉宽斩波控制仿真,并设计了三相AC/AC系统主电路和基于FPGA的控制电路,完成了相关实验。仿真和实验结果一致,与文中的理论分析结果也完全一致,验证了该AC/AC变频控制策略的正确性及可行性。

AC自动控制 第2篇

教版）

一、选择题（共20分）

▲单项选择（8分）

1、群众生产生活问题是最基本的民生问题。我们之所以要解决好民生问题，是因为它

A、代表了中国先进生产力的发展要求B、代表了中国最广大人民群众的根本利益

C、代表了中国先进文化的前进方向D、是我国现阶段一切工作的中心2、2010年11月23日下午，朝韩双方发生炮战。11月28日-12月1日，美韩在黄海举行

大规模军演。这说明

A、霸权主义是世界和平的主要威胁B、综合国力决定本国在国际竞争中的地位

C、发展是当今世界的历史潮流D、世界人民仍然面临着维护世界和平的艰巨任务

3.要从根本上提高中华民族的创新能力，建设创新型国家，关键是

A、实施可持续发展战略B、稳定低生育水平，提高出生人口素质

C、落实科技创新和教育创新D、合理开发利用资源，坚持开发和节约并举

4、在今年的五、四青年节前夕，胡锦涛总书记给中国农业大学师生回信，勉励青年和青年

学生在推进社会主义现代化的奋斗实践中写美好的人生。我们青少年要书写美好人生，必须

①树立崇高理想②立足国情，放眼世界，顺应社会发展潮流 ③树立终身学习的能力④将个人前途与祖国的命运紧密联系在一起

A、①②③B、①②③④C、①②④D、②③④

▲多项选择（12分）

5、2010年6月6日的《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010——2020年）》提出：

努力办好每一所学校，教好每一个学生，不让一个学生因家庭经济困难而失学。切实解决进

城务工人员子女平等接受义务教育问题。上述内容的提出

A、有利于公民平等地享有受教育的权利B、有利于构建社会主义和谐社会

C、是促进我国教育持续健康发展的重大举措

D、为公民接受义务教育提供了物质保障

6、香港《文汇报》于2010年7月17日了表的《中国多项科技居世界前列》的文章中指出：

‚中国近年严核聚变研究、载人航天、LAMOST大视场光学望远镜以及‘星去’超级计算机

等方面的技术，已在国际处于前列位置。‛材料说明

A、中国科技水平整体上已经居世界前列

B、中国重视自主创新，努力建设创新型国家

C、中国坚持实施科教兴国战略D、中国积极实行对外开放

7、旱魔肆虐的西南灾区，牵动着党中央领导和亲切关怀下，各地区各部门迅速行动，受灾

群众积极自救，社会各界积极行动，伸出援助之手，打响了一场抗旱救灾的攻坚战，力争取

得抗旱救灾的伟大胜利。材料启示我们

A、只要发扬奉献精神，就能战胜自然灾害B、党坚持以人为本的执政理念

C、民族精神是一个民族战胜困难的不竭动力D、中华民族在灾难面前屈服[来源:学&科&

网]

8、2010年3月5日，在国务院总理温家宝所作的政府工作报告中，从千方百计扩大就业到

加快完善覆盖城乡居民的社会保障体系；从加快推进医药卫生事业改革发展到切实保护好妇

女和未成年人权益…判词 生再度成为鼓舞与振奋国人的最大亮点。党和政府之所以关注民

生，是因为

A、中国共产党始终代表中国最广大人民的根本利益

B、解决民生问题是全面建设小康社会的需要

C、解决民生问题是落实科学发展观的需要

D、解决民生问题能从根本上解决我国社会的主要矛盾

二、辨析题（10分）

9、某校九年级同学就‚如何继承艰苦奋斗的传统美德进行了讨论。小明认为：‚我们正在走向共同富裕，艰苦奋斗已经过时了。‛小强认为：‚艰苦奋斗是我们代代相传的精神，理衣服破了我们应该接着穿。‛

请你对两名同学观点进行辨析

三、观察与思考（20分）

10、阅读材料，回答问题：

材料一；2010年8月8日凌晨，甘肃省舟曲因强降雨引发滑坡泥石流，堵塞嘉陵江上游支流龙江，形成堰塞湖，造成重大人员伤亡，电力、交通、通讯中断。国务院总理温家宝定于8日中午乘专机赶往舟曲灾区指导抢险救灾工作，解放军、武警部队也在第一时间赶赴灾区抢险救灾。

材料二：中新网报道：连日来，在舟曲求援一线，武警甘肃总队甘南州支队舟曲县中队副队长王伟在一家四口全部遇难的情况下，强忍悲痛在第一时间紧急救援，和战友一起救出23名

幸存者的英雄事迹事迹广为传颂，在大灾面前，他不顾亲人安危勇救群众的高尚精神深深地感动着灾区的万名军民，成为灾区心中的一面旗帜，激励大家克服困难连续作战、战胜灾害。

1当舟曲遭遇.,泥石流，国家领导人、解放军等全力以赴，作为中学生的你该如何做？（2分）

2王伟这样做值吗？为什么？（3分）

3要想战胜自然灾害，我们必须弘扬什么精神？（2分）

4作为一名中学生，在学习和生活中如何弘扬和传承这种精神？（3分）

11、暑假期间，某居委会举办有关国情教育的读书活动，并组织学生开展专题讨论会。会上，同学们踊跃发言。

张川说：我很欣赏美国微软公司总裁比尔〃盖茨的一句话；‚我们这种企业如果失去了人才的支持，衰败就在一夜之间。‛他的忧患意识让我时刻警醒。

刘美萍：中国加入世贸组织首席谈判代表龙永图在谈判加入世贸组织后对中国的影响时，曾说过一句著名的话：‚中国所有人都将因这一变化而有的变化。应对入世，最重要的一点应该是观念的变化。‛入世将强化每个人的竞争观念，把每个人都拉进全球化的生存圈。王鹏说：我给大家讲个故事。很久以前，挪威人从深海捕捞沙丁鱼，总是还没到达岸边就已经口吐白沫，渔民们想了无数办法，想让沙丁鱼活着上岸，但都失败了。然而，有一条渔船总能还着活鱼上岸，其价格自然比死鱼价格贵出好几倍。这是为什么呢？原来，他们在沙丁鱼槽里放进了鲇鱼。鲇鱼是沙丁鱼的天敌，它们出于天性会不断地追逐沙丁鱼。在鲇鱼的追逐下，沙丁鱼拼命游动，激发了其内部的活力，从而活了下来。这就是著名的‚鲇鱼效应‛。这个故事让我很受启发。

（１）根据同学们的发言，你认为本次讨论的主题是什么？（2分）

（2）请结合当前国际形势说一说问题的实质。(3分)

（３）‚鲇鱼效应‛说明了什么道理？对于面临机遇与挑战的中国来说，它带给我们什么启发？（５分）

五、实践与活动（共20分）

13、【加强校园建设】

请围绕‚创诚信校园，做诚实学生‛调查活动，完成下列问题。

⑴ 调查报告的标题是（要求符合调查报告规范）：（2分）

⑵ 请简要说明这次调查的目的。（3分）

⑶ 你们在调查中发现：在校园里，许多同学都有过考试作弊、故意欺骗老师

和同学、当值日生不擦黑板、抄袭作业、上课无故迟到、用餐插队等行为。

① 结合上述调查材料，你认为加强诚信教育有什么重要性？（3分）

② 根据调查，请你就如何开展‚创诚信校园，做诚实学生‛提出建议。（2分）

14、【精彩世博引领未来】

一场‚经济、科技、人文的奥林匹克‛盛会——中国2010年上海世界博览会于5月1日至10月31日在上海隆重举行。246个国家和国际组织参展，7300多万国内外观众入园参观，创造了多个世博会之最。其精彩看点让人目不暇接——

[看创新]创新是世博会的灵魂。世博会创办150多年来，许多新理念、新技术、新产品，都是在世博会上首次亮相，随后得以普及推广，从而改变了人类的生活。本届世博会期间，诸如新能源车、太阳能光伏一体化建筑、电子标签、LED(发光二极管)、准4G网络等高新技术，它们在世博会上的成功亮相，无疑将推动这些技术的产业化，使之更快地走向市民生活。

(1)读了这则材料，你能从中悟出哪些道理？(2分)

[看低碳]作为世界上第一个正式提出‚低碳世博‛理念的上海世博会，十分重

视减排降耗，关注低碳，如：始终坚持‚一次性投入，可循环利用‛的原则，实现园区交通‚零排放‛等。

(2)‚低碳世博‛理念体现了我国什么样的国策和战略？（2分）

(3)为践行‚低碳世博‛理念，追求健康时尚生活，日常生活中的你会怎么做？(3分)

（4)世博会的成功举办将对我国产生哪些积极影响?（3分）、期末测试题参考答案

1、B2.A3.C4.B 5.ABCD 6.BC 7.BCD 8.ABC9、⑴共同富裕是社会主义的要本原则，小明同学‚我们正走向共同富裕‛的观点是正确的，但是‚艰苦奋斗已经过时了‛的观点是错误的。⑵艰苦奋斗集中表现为一种吃苦耐劳、不断进取、勇于创业的精神，这种精神是与人类社会发展同在的，无论什么时代都是不可缺少的崇高美德，在我们走向共同富裕的上，更要发扬艰苦奋斗的精神。[来源:学|科|网]

⑶小强同学‚艰苦奋斗是我们代代相传的精神‛的观点是正确的，艰苦奋斗精神自古以来就是我们民族精神的重要内容。但是小强同学‚旧衣服破了我们应该接着穿‛的观点是片面的，艰苦奋斗并不是要求人们过苦日子，而是要求人们做生活俭朴，学会合理消费。

10、（1）可以向灾区捐款或给灾区写慰问信等（2分）

（2）值，每个人只有将自己的抱负与时代和国家的发展结合起来，用自己的知识和本领为祖国为人民服务，才能使自身价值得到充分体现。（2分）

（3）以爱国主义为核心的团结统一、爱好和平、勤劳勇敢、自强不息的民族精神。（2分）

（4）在学习上，要树立目标，努力学习，立志成材、报效祖国，发扬敢于创新、勇于拼搏的精神：在生活中培养节约意识，发扬艰苦奋斗精神、（3分）（言之有理即可）

11、（1）‚国际竞争日趋激烈‛。

（2）当代国际竞争的实质是以经济和科技为实力为的综合国力的的较量，归要结底的人才的竞争。

（3）①‚鲇鱼效应‛说明可以通过引入外界的竞争来激发内部活力，体现了竞争的重要性。②当前的中国，机遇与挑战并存。面对严峻的挑战，我们必须把握竞争的实质；通过培养具有创新精神和创新能力的新型人才，迅速提高本国科技水平，从而在日益巩固激烈的国际竞争中，赢得主动，抓住时机，加快发展。

12、15（12分）⑴关于我校学生诚信状况的调查等。（2分）⑵调查目的：通过对学生诚信状况的调查，形成诚信缺失的原因，树立诚信道德的重要性，形成讲实话、守信用的道德观念和自觉行为。（3分）⑶①诚实守信是中华民族的传统美德，是市场经济的重要原则，是公民基本道德规范的重要内容，加强诚信教育，有利于推动学校精神文明建设，有利于青少年健康成长，有利于形成良好社会风气。（3分）②建议：组织观看优秀电影电视片；听先进人物报告会；主办以诚信为主题的演讲比赛等（只要符合题目要求即可）（2分）。(1)①科学技术是第一生产力。②科技创新能力已越来越成为综合国力竞争的决定性因素。

③要坚持科教兴国战略和人才强国战略，建设创新型国家。④创新是一个国家和民族兴旺发达的不竭动力。⑤青少年应该自觉培养创新能力，做创新型人才等。

(2)保护环境可持续发展。

(3)如：使用节能电器；夏天空调温度不低于26℃；使用无磷洗衣粉；步行或骑自行车上学等。

AC自动控制 第3篇

TGY02型控制电源柜的主要功能是通过充电机的AC/DC模块将三相AC440 V电源变为DC110 V电源, 为机车提供DC110 V电源, 并为蓄电池组充电, 同时电源柜上的DC/DC模块将机车上的DC110 V电源变为DC24 V电源, 为照明、仪表等设备提供电源。2010年入冬以来, 通过现场反馈, 该型控制电源柜的AC/DC模块在低温启动时, 尤其是持续-40℃天气下, 出现了无电流输出的故障现象, 同时电源柜监控模块的故障显示闪红灯, 显示屏提示AC/DC模块故障。

经过现场和试验室对出现故障的AC/DC模块进行的低温实验测试, 试验结果表明在低温-40℃时个别的模块无输出, 由此推断, 上述故障现象的原因是预充电继电器和主电继电器之间的延时控制电路器件在低温时出现偏差, 进而导致主电继电器不吸合, 充电机无法正常启动。

1 故障原理及测试分析

图1为充电机模块逻辑控制的部分电路, 主要用于控制主继电器和预充电继电器的工作状态, 其工作过程如下:当模块输入440 V正常, Q46关断并输入12 V控制电压, 12 V通过电阻R54 (1 kΩ) 、R47 (10 kΩ) 、R55 (1 kΩ) 进行分压, 运放U41B反相输入端基准电压为1 V, 运放U41A反相输入端基准电压为11 V;电源12 V经R52给电容C56、C57充电, 运放U41B同相输入端高于1 V, 运放U41B输出端为高电平, 使三极管Q47导通, J1为低电平, 预充电继电器闭合, 模块进入预充电状态;当运放U41A同相输入端高于11 V时, 运放U41A输出端为高电平, 使三极管Q44导通, J2为低电平, 主继电器闭合, 模块进入正常充电状态。

电源模块采用的运放U41A型号为LM2904, 其原理如图2所示, 可以得出其反相输入端的信号是经过2个三极管进行信号放大送入差分电路中的。LM2904的三极管采用电源供电, 要保证2个三极管都导通, 其反相输入端的输入电压必须低于电源电压的1.5 V。1.5 V是常温25℃的理想情况下, 运放同相输入端电压高于反相输入端电压时, 运放就能输出高电平。但是构成运放内部电路的三极管是非线性元件, 其PN节间的电压值受低温影响会有所变化, 运放U41A反相输入端电压接近工作电源12 V时, 运放U41A不能正常工作。电源柜原来的电路设计没有考虑到低温的情况, 直接把1.5 V作为实现这个电路的固定值, 从而导致了低温天气下的模块无输出的故障。现场调研和实验室低温模拟环境下测试运放U41A (LM2904) 故障模块的同相输入端和反相输入端的波形为12 V (图3、图4) 也验证了以上推断。在实际的应用过程中, 要实现2个三极管的导通, 保证运放电路正常运行, 就需要考虑把反相输入端电压值设计得更低, 即输入端的电压必须低于电源供电电压1.5 V。

2 改进方案及效果

针对上述分析, 改进方案采用增大R54电阻的阻值的方式, 即R54电阻阻值由原来1 kΩ变大为2.5 kΩ, 以使运放U41A反相输入端基准电压下降。根据欧姆定律及图1, 可以计算出U41A=12× (R47+R55) / (R54+R47+R55) =9.8 V。按改进方案调整R54电阻后, 在实验室模拟低温-40℃环境进行模块的性能试验, 测试波形如图5～图7所示, 可以得出运放同相输入端波形12 V高于反相输入端波形9.8 V, 运放正常输出高电平, 主继电器闭合, 模块进入正常充电状态。

3 结语

TGY02型控制电源柜按改进方案进行及时整改后, 经过2010年冬天的低温运行考验, AC/DC模块没有再出现启动时无电流输出的故障现象, 进而验证了改进方案的可行性, 同时也提高了机车控制设备供电电源的安全可靠性。

摘要：介绍了控制电源柜在低温启动时AC/DC模块出现故障的情况, 对故障原理进行了分析及测试验证, 并提出了改进方案, 验证了该方案的可行性。

关键词：TGY02,控制电源柜,AC/DC模块,改进方案

参考文献

AC形象礼仪社介绍 第4篇

从2009年AC诞生的那一天起，本着让更多的人因为AC的存在而变得更加快乐幸福为宗旨，我们一路走来，我们创造了更多的精彩，让更多的人感受到了AC人的温暖与关怀。

一． 不抱怨的世界紫手环运动改掉了很多同学爱抱怨的坏习惯。看到同学们领到手环喜悦的笑容，看到慕名而来的同学认真的听着活动规则，看到带着紫色手环的同学构成了农大一道亮丽的风景，想到了同学们因为紫手环而减少抱怨，想到了我们的校园抱怨的减少为越来越美丽和谐，我们觉得自己的付出的汗水并没有白费。

二． 邀请专业礼仪老师进行培训，每周五晚上七点，在公三培训室进行专业老师指导。课为公开课程，欢迎同学参加。老师将会对淡妆，彩妆，四季着装服饰搭配，皮肤保养及调理，餐桌礼仪，职业礼仪，气质的提升等方面进行全面系统的为期一年的专业指导与学习。

三． 康西草原露营，拥抱快乐，收获友情。

四． 太阳村之旅，献给太阳村几束阳光，把太阳村照亮，让孩子更加快乐的茁壮成长。

五． 礼仪兼职，轻松获得丰厚报酬。

一个个活动见证了一代代AC人的成长，AC使更多的同学气质得到提升气质。生活中更加自信，校园里散发着AC人的专业魅力。更让越来越多的人因为AC的存在而变得快乐幸福。

这里不在乎你的身高是多高，不在乎你对外表 有多么的不自信，加入我们，一起成长，一起自信，一起美丽。收获友谊，收获快乐，收获未来。

在这里你不仅能收获专业的礼仪培训指导，更能体验到各种活动乐趣收获快乐友谊。真诚期待你的加入，让AC更加精彩！

AC自动控制 第5篇

1.1 施工机械选型与配套

RCC-AC复合面板施工机械选型应综合统筹考虑RCC与AC路面不同路面结构施工要求, 混合料的拌和、运输摊铺与碾压是考虑施工机械的关键。要根据建设项目既有场地和运输条件, 结合临建项目配置, 统筹机械设备性能, 做到混合料拌、运、摊、压各环节全面衔接, 供求通畅, 从而有效的保证复合路面施工质量满足施工技术规范的要求。

根据施工进度要求, 配备数台强制式混凝土搅拌机或数组强制式混凝土搅拌站, 至少配备10t、低频29HZ~32HZ、高频42HZ一50HZ、振幅0.3mm~0.7mm、静线压力大于20kg/cm、动线压力大于60kg/cm的振动压路机1~2台 (无级变速和前后轮串联振动) , 轮胎压路机1台。

1.2 基层要求

基层通常采用半刚性材料, 如水泥稳定碎 (砾) 石、二灰 (石灰、粉煤灰) 稳定碎 (砾) 石。碎 (砾) 石应符合级配要求, 细料含量为10%-30%;二灰稳定时, 石灰含量宜占细料的8%-12%;水泥稳定砂砾基层, 砂砾有一定的级配, 最大颗粒不应超过50mm, 水泥含量不宜超过混合料总重的6%, 压实工作必须在水泥终凝前完成。基层平整度, 对高速公路和一级公路要求应不大于10mm, 其它公路不大于15mm;基层完工后, 应加强养护、控制行车, 如有损坏, 应在铺筑RCC面板前采用相同材料或低标号混凝土修补压实。

2 混合料搅拌与运输

为使有限的水份能均匀地分散到拌和物内, 应采用强制式搅拌机搅拌。搅拌站 (机) 设点宜根据施工顺序和运输工具多少而定, 搅拌机的容量应根据工程量大小和施工进度配置。

进入搅拌机的粗细集料及散装水泥必须准确过磅。袋装水泥, 以袋计量时, 应抽查质量是否准确, 要严格控制用水量, 每班开工前, 应测定粗细集料含水量, 根据气候变化, 由工地试验室提供施工配合比。

每盘投料数量为搅拌机额定数量的3/4。搅拌第一盘RCC拌和物前, 应先用适量的RCC混合物搅拌;或分别加约10%水泥及细集料搅拌, 然后废弃。

进入搅拌机的材料应准确称量, 严格控制用水量。每班开工前, 应测定粗、细集料含水量, 根据气候变化, 由工地试验室提供施工配合比。搅拌机投料顺序, 宜为细集料, 水泥, 粉煤灰, 粗集料;进料后边搅拌边加水。为了获得均匀的拌和物, 通常RCC拌和物的搅拌时间比一般混凝土长些。每盘搅拌时间为2min-2.5min, 拌和物应进行稠度测定和试件制作拌和时间对RCC稠度及抗弯拉强度有较大影响。为在施工中获得符合设计要求的RCC, 通过现场设备的试拌试验, 以确定最佳拌和时间。研究表明, 相同配合比、拌和时间为30s~180s的条件下, RCC的稠度随拌和时间的缩短而增大, 即改进VC值提高, 马歇尔压实率下降, 相比之下, 改进VC值对拌和时间的反应更为灵敏。RCC的强度随拌和时间的缩短而下降, 对抗弯拉强度的影响很大。基准稠度与拌和时间对RCC拌和物稠度及强度有交互作用影响;在配合比稠度较高的情况下, 拌和时间的影响更为突出。当RCC拌和物基准稠度为20 (s) ±5 (s) 时, 拌和30s的混凝土改进VC值比拌和180s时增大40%, 抗弯拉强度降低17%;当基准稠度为45 (s) 士5 (s) , 拌和30s的混凝土改进VC值比拌和180s时增大100%, 抗折强度降低30%以上。因此, 应严格控制拌和时间。

RCC拌和物质量控制的重点是拌和物稠度、含水量、均匀性与强度。其中强度指标可通过测水灰比或混凝土试块硬化后一定龄期的强度来反映, 也可用改进1h促凝压蒸法检测。

3 复合路面摊铺

目前国内RCC路面铺筑的方式有用摊铺机、平地机、布料机和人工摊铺四种。RCC施工机械备中, 摊铺机是主导机械。它的摊铺能力决定了搅拌站 (机) 的工作能力和运输车辆数, 同时它的质量又制约着摊铺效果;当缺乏摊铺机械时, 也可用平地机或布料机摊铺, 只要掌握得好, 平整度也能符合要求;在不具备机械条件时, 可人工摊铺, 但要严格按工艺操作为避免RCC拌和物水份损失, 预估装有拌和物的运输车辆能铺25m左右时, 立即卸车摊铺。RCC面板应一次摊铺成型;当面板厚度大, 一次摊铺有困难时可分两次:下层厚度为面板总厚的3/4, 且上层压实厚度不能小于6cm。分层摊铺的间隔时间须控制在1.5h-2h内。

高速公路、一级公路的RCC板应采用大型摊铺机械摊铺, 目前国内多采用ABG、Vogele等进口摊铺机, 以及国内参考这些机型开发制造的同类摊铺机。

3.1 RCC路面碾压

RCC路面碾压施工的关键工艺环节包括“稠度稳定、摊铺均匀、碾压密实、养生充分”, 为了实现RCC路面施工质量, 应根据项目状况和现场条件合理选取施工机具型号, 合理选择拌和、摊铺、碾压与养生关键工艺参数。在根据施工配合比和压实机械只有, 影响压实质量的要素为:施工段落长度、碾压机械组合以及现场压路机的行进速度、振幅、碾压遍数以及现场环境等。

(1) 施工段落长度的确定

施工段落长度的确定应根据路面施工时间进行计算, 以45分钟摊铺的长度作为一个施工碾压段比较适宜, 一般情况下碾压长度控制在30~40m之间比较合适。碾压直线段路面时, 压路机应从路面外侧向路面中心碾压;曲线超高段, 从低到高、由内到外进行碾压, 碾压时, 压路机应匀速前进。

(2) 压路机的碾压次序

碾压是路面在摊铺过程中已获得自重压实度以后进一步压实成型的关键过程, 必须要达到内部全密实和表面成形的状态。在碾压过程中要通过初压、复压和终压三个阶段。

摊铺之后的路面由于自身重量的作用, 具备了一定的初步压实度, 直接进行碾压将导致表面推移现象的产生, 所以摊铺以后应使用压路机稳压, 稳压的目的在于提高混凝土路面的表面密实性, 为振动碾压创造条件。一般情况下, 对于高等级公路应采用15t光轮压路机进行碾压, 并使用振动压路机慢速静力碾压。

复压是促使混凝土路面内在密实性和表面达到要求的重点。应选用振幅大、频率高的振动压路机碾压, 在碾压过程中根据不同的遍数采用合适的振动频率, 保证路面达到施工规范要求。

摊铺或钢轮压路机碾压过程中, 有时会使路面表面形成一些浅的表面裂缝。研究实践证明, 气压式轮胎压路机碾压时的揉搓作用对封闭和消除这些细小裂缝是非常有效的, 并且轮胎压路机碾压形成的表面宏观构造对提高路面的抗滑能力是有利的。

3.2 RCC路面接缝

胀缝应尽量设在工作缝上。或者待混凝土硬化后, 用大锯缝机将混凝土面板锯断, 胀缝宽度为2cm;将缝内混凝土碎屑清除干净, 插入胀缝板;胀缝板顶面距路面板顶面高差2cm左右, 用填缝料灌填。

纵缝通常在路面较宽时设置。纵缝的位置尽量设在行车道分界线上, 纵缝有假缝和平缝。假缝是指在全幅施工时, 当RCC拌和物摊铺后尚未凝固时紧接着摊铺相邻板, 同时碾压分界处, 2d后即可切缝形成纵缝;平缝是指RCC拌和物凝固后摊铺相邻板所形成的缝。

4 后期养护、锯缝与灌缝

复合路面养护应优先选用养护剂进行养护, 在受条件和地域限制的状况下, 可以铺土洒水养护, 或采用草垫覆盖养护。RCC一般需养护5d, 养护期间禁止车辆通行;FRCC适当延长养护时间。昼夜平均气温15℃~25℃时, RCC铺筑20h左右锯缝, 缩缝间距为10m~15m, 缝深为板厚的1/3~1/4, 缝宽为5mm~8mm。

摘要：RCC碾压混凝土与AC沥青混凝土复合路面, 具备承载高、耐久性好、舒适性佳等特点, 在施工过程中需根据二者特性统筹考虑适宜的施工技术与措施, 以充分达到复合路面最佳性能。

关键词：RCC-AC,复合混凝土路面,施工技术

参考文献

[1]吴国雄, 梅迎军, 李力.半柔性复合路面设计与施工[M].北京:人民交通出版社, 2009.

AC自动控制 第6篇

发布会伊始, 安川电机 (中国) 有限公司董事长、总经理今福正教先生致开幕词。紧接着, 运动控制事业部部长杨铭先生详细介绍了以SGM7A、SGM7J、SGM7G为主打的Σ-7系列伺服驱动器以及新开发的双轴驱动器Σ-7W。为了配合下游执行者的伺服电机, 杨铭先生同时公布了上游指挥者———MP3300系列机器控制器, 相比上一代产品不仅CPU速度更快、精度更高, 在操作的便利性、使用的安全性、以及兼容性方面都得到了全面提升。

此次推出的Σ-7, MP3300系列产品一经发售就势不可挡, 现场接下了合计7000台的采购订单, 为安川电机新产品抢占中国市场打响头炮。

作为安川电机划时代的新产品, Σ-7与MP3300系列兼具了以下7大特性:

(1) 大幅提高设备性能:进一步更新以往产品的卓越性能, 利用新的解决方案, 提高装置性能。

(2) 大幅提高设计便利性:无需繁琐的调整作业, 大幅缩短启动时间。

(3) 大幅提高耐环境性能:适用于海外及严苛的使用条件, 可轻松导入节能系统。

(4) 让客户放心使用:满足功能安全认证SIL3*, 运行中通过温度监视, 防患于未然。

(5) 丰富的辅助功能:从选型到维护的所有环节均备有客户支持服务, 将提供先行一步的支持方案。

(6) 完备的产品系列:除该公司的产品外, 配套产品也非常丰富, 可一站式完成运动系统的产品选择。

AC自动控制 第7篇

随着电力电子技术在新能源电能变换领域中的广泛应用,非线性电力电力电子器件的使用或多或少地给电网带来了谐波污染,降低了电能质量。对于常用的三相电压型双向AC/DC系统拓扑结构,现有研究成果针对不同的现场应用条件,提出了不同的调制方法,常见的有基于滞环电流控制的SPWM调制技术[1]、基于电压空间矢量控制的SVPWM调制技术等,这些方法能够实现整流[2,3]与逆变[4]的双向实时切换,完成电能在网侧与用户侧的双向交换,但对网侧谐波的抑制能力有限。针对常用的三相电压型AC/DC系统,结合主电路拓扑结构特点及系统建模方法[5],基于滞环电流直接跟踪控制技术,设计了一种改进型三相四线制双向AC/DC系统拓扑结构,通过对各相电感电流的分相独立控制,有效改善了网侧正弦电流波形,减少了电压电流谐波次数,提高了电能质量,同时本系统也是一种网侧功率因数高、能量转换效率高的双向变流装置。

1 拓扑结构及滞环控制

在图1所示的三相电压型双向AC/DC系统拓扑结构的基础上,本文设计了图2所示的符合本系统控制策略的三相四线制双向AC/DC系统拓扑结构。其滞环控制的定量分析过程如下。

如图2,取M点为电位零点,由基尔霍夫电压定律(KVL)可得:

以电感电流iL作为状态变量,式(1)变形得:

式中:ea、eb、ec分别为网侧三相交变电源;Ud-为M点对O点的电容电压;La、Lb、Lc为网侧三相电感;ia、ib、ic为网侧三相交变电源电流;ua、ub、uc为三相桥臂中点各点电压;uN为N点对参考电位M点的电压。

由于直流侧分压电容C1、C2较大,且开关频率远高于电网电压频率,故电容电压波动很小,可以认为Ud-为常量。故由式(2)可以看出,各相电感电流的变化率仅与本相电源电压ex及桥臂中点电压ux(ux代表ua、ub或uc)有关,而ux仅与对应相上、下桥臂开关管状态有关,这样便实现了对各相电感电流的分相独立控制,即仅通过独立控制各相桥臂的上、下开关管状态即可控制各相电感电流变化率dix/dt(ix代表ia、ib或ic)的正负性,由此实现电感电流在滞环环宽内的连续升降控制,此即滞环控制的理论实现。由于在传统三相三线制的基础上引入了中线(第四线),从而简化了控制策略,使得控制器设计更加简便、易行与实用。

需要特别指出的是,由于中性线对2个非等电位点进行了强制等电位连接,故中线上势必会出现一定幅值的不平衡电流。由基尔霍夫电流定律(KCL)可知,该不平衡电流与三相滞环电流的瞬时值有关,具有一定的分散性。下面就该不平衡电流作定量分析。

式(2)中取La=Lb=Lc=L,将各等式等号两侧分别叠加,可得:

对于电网三相电压,有ea+eb+ec=0,那么式(3)化简得:

对于节点N,由KCL可

式中:iON为中线不平衡电流,电流参考正方向由O点指向N点。

联立式(4)、(5)可得:

而ua、ub、uc与直流侧上下均压电容电压Ud+、Ud-的函数关系可以用式(7)中的开关函数加以表示:

式中:Sa、Sb、Sc均为开关函数;ULNK为直流侧L点对M点的直流电压;Ud+为L点对O点的电容电压。

将式(7)代入式(6),可得:

由于开关状态仅与对应相的滞环电流大小有关,即各相之间不存在耦合性,Sa、Sb、Sc的开关组合状态具有随机性,故中线不平衡电流iON一定存在不为零的情况。另外,从三相感电流的滞环特性也不难看出,滞环环宽的存在使得三相电感电流不可能时刻保持三相平衡状态,故中线不平衡电流将不可避免。

中线不平衡电流的减小有利于改善直流侧分压电容的均压特性,同时保证系统控制策略的可行性,故实际中线不平衡电流越小越好。本系统中该电流能够被限制在一定的范围内,完全可以保证控制方法的有效性。

2 双环控制的实现

在图2提出的改进型三相双向AC/DC系统拓扑结构的基础上,结合滞环控制[6]思想,本系统采用了电压外环、电流内环的双环控制器结构。其中,电压外环用来调节直流侧整流电压,使其维持在给定参考电压附近;电流内环则通过电压外环得到的各相相电流参考值Iref,与环宽进行逻辑运算得到滞环电流上、下限幅值,并与采样电流进行代数比较,产生各桥臂上下开关管的PWM驱动脉冲。该脉冲经功率放大后作用于IGBT[7],实现滞环电流实时调节。

图3所示为AC/DC系统电压外环控制结构图。其中,Uref为直流侧给定电压幅值,其与电压反馈值Uf做差运算,得到电压误差信号Δu,通过PI调节器计算出电流内环的交变电流整定系数Kcmd,该系数分别与三相相电流给定基准Icmd做乘法运算,便可得到三相相电流参考值Iref。

图4所示为AC/DC系统电流内环控制结构图。其中,Iref为经电压外环得到的三相相电流参考值,将其与对应相滞环环宽H进行加减法运算,即可得到三相滞环电流上、下限幅值。将各相相电流反馈值与对应相滞环电流上、下限幅值进行数值比较,即可得到三相桥臂上下开关管的PWM脉冲,经功率放大后作用于IGBT,实现网侧电感电流在滞环环宽内的上下连续波动。

通过改变直流侧给定电压幅值Uref与电压反馈值Uf的误差Δu极性,可以方便地实现能量在网侧与直流侧的双向流动。由图3可以看出,当Δu极性为正时,PI调节值Kcmd为正极性,经乘法运算Kcmd×Icmd得到的三相相电流参考值Iref与对应相相电压保持同相位,那么电能将由网侧流入直流侧,系统处于整流状态(网侧功率因数接近1);相反地,当Δu极性为负时,三相相电流参考值Iref与对应相相电压相位相反,那么电能将由直流侧流入网侧,系统处于有源逆变状态(网侧功率因数cosφ接近-1),故本系统也是一个具有高功率因数的双向变流装置。

3 仿真验证

图5给出了基于Matlab的AC/DC整流系统仿真结构图,窗口1为主电路拓扑结构各物理模块,窗口2为实现滞环电流控制的各功能模块。窗口1给出了由LC交流滤波器(用于滤除变流过程中IGBT频繁开断给网侧带来的固定频率谐波)、三相储能电感(用于控制滞环电流变化快慢)、全控型三相桥式开关电路以及直流侧稳压电容构成的三相电压型桥式整流电路(VSR)。窗口2中给出了电压外环、电流内环、滞环环宽H在线整定等模块,其中电压/电流环控制结构及功能见图3、图4说明,滞环环宽H在线整定模块主要根据网侧三相电压、直流输出电压采样进行环宽H在线计算(实际控制过程中为了保证开关频率一定,即减少谐波污染,考虑采用变环宽H控制),由于篇幅的限制,环宽H的计算方法本文不做叙述。将整定得到的三相电感电流上、下限幅值与实际三相电感电流采样值进行滞环比较,得到三相桥臂6路开关驱动信号,并经功率放大作用于IGBT即可实现变流功能。

仿真参数:三相交流输入电压有效值为220V,频率为50 Hz,三相储能电感L=400μH,直流侧给定电压为1 400 kV,输出电阻R0=50Ω。

图6分别给出了AC/DC整流系统在滞环控制条件下的A相电压(曲线1)、A相滞环电流(曲线2)、直流侧均压电容电压(曲线3、4)与A相桥臂上下管PWM驱动波形(方波5为上管驱动,方波6为下管驱动)。由A相电压、电流曲线波形可以看出A相电压、电流基本保持同相位,功率因数接近1;直流侧均压电容电压大小基本相同,极性相反;桥臂上下管的PWM驱动波5、6动作正确,且电平完全相反,防止桥臂直通。

图7从整体上给出了网侧三相电压(A、B、C三相电压分别对应曲线1、2、3)、三相滞环电流(A、B、C三相电流分别对应曲线4、5、6)及直流侧电压(曲线7)波形。可以看出各相电压与电流均保持同相位,直流侧电压在电压外环控制下幅值最终趋于稳定状态。

图8对中线不平衡电流幅值变化进行采集监测,可以看出其幅值可以稳定在一定范围内,完全能够保证整流系统的安全稳定运行。

最后,对AC/DC系统有源逆变条件下的三相电压、滞环电流及中线不平衡电流进行了仿真验证,其Matlab电路原理图不再独说明,因为仅需将整流系统的直流负载替换为直流电源即可。

图9给出了A、B、C三相电压、滞环电流波形,各相电压、电流均保持反相位,功率因数接近-1,此时电能从直流电源侧回馈至交流网侧。同样地,图10对逆变状态下的中线不平衡电流进行了采集监测,与整流系统类似,同样能够保证逆变系统的安全稳定运行。

需要指出的是,图7、图9中三相电感电流波形近似于标准正弦波,含有少量谐波,主要是由于采用了变环宽电流控制,使得滞环电流上、下限参考波形存在小幅度变形。而采用变环宽控制主要是为了固定开关频率,减少开关损耗及方便网侧滤波器设计。因此上述少量谐波成分完全可以通过图5中的网侧LC滤波器加以滤除,这里不做详细论述。

4 结论

文章基于传统的AC/DC变流系统拓扑结构提出了一种基于滞环控制的改进型三相四线制AC/DC双向变流系统设计方法,并通过Matlab软件平台进行仿真测试,在限制中线不平衡电流幅值的条件下,使网侧电感电流波形更加趋近于标准正弦波,有效减少了网侧电压电流谐波次数,提高了电能质量,同时也证明了本系统是一个具有高功率因数的电力电子变流装置。

摘要：基于滞环控制理论,提出了一种简便易行、易于应用普及的三相四线制AC/DC双向变流系统的主电气及控制回路设计方法 。通过Matlab仿真软件,进行了一定功率条件下的整流与有源逆变双向充放电电压、电流波形仿真,验证了主电气拓扑设计及控制方法 的有效性。需要说明的是,本系统在对网侧交变电流进行直接跟踪反馈控制中,通过谐波源抑制技术使得网侧电流波形更加趋近于标准正弦波,从根本上减少了网侧谐波次数,从而提高了电能质量。

关键词：AC/DC,滞环控制,可控整流,有源逆变,Matlab

参考文献

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[2]王超,张代润,张竹,等.基于滞环控制的三相高功率因数整流器[J].电焊机,2010,40(1):44-46.

[3]张崇巍,张兴.PWM整流器及其控制[M].北京:机械工业出版社,2003.

[4]戴训江,晁勤.一种新颖的并网逆变器自适应电流滞环控制策略[J].电力自动化设备,2009,29(9):85-89.

[5]徐德鸿.电力电子系统建模及控制[M].北京:机械工业出版社,2005.

[6]王峥.三相脉宽调制功率变换器中电流滞环控制方法的研究[J].电机与控制应用,2010,37(4):44-48.

AC自动控制 第8篇

非接触电能传输系统的核心环节就是高频交变磁场的产生,目前普遍采用的方法是利用软开关谐振变换器将输入低频交流电(或者直流电)转换为高频交流电,所使用的电路拓扑主要为AC-DC-AC或是DC-AC拓扑[5]。对工频交流输入的场合,传统AC-DC-AC拓扑存在电路复杂、效率低、成本高等缺点。为此,人们提出了一种新型的AC-AC变换拓扑来实现从低频交流到高频交流的直接变换[6]。这种新型的变换拓扑基于一种能量注入控制方法,当输出电流幅值高于设定值时,可使谐振回路的能量自由振荡或者回馈到电网;当输出电流幅值低于设定值时,向谐振回路注入能量。具有电路拓扑简单、可靠性高、转换效率高、低EMI等优点,在非接触电能传输系统及感应加热电源系统中有着很好的应用前景。

为了实现新型AC-AC变换拓扑所有开关器件的软开关控制及输出电流的幅值控制,本文基于FPGA控制平台设计了系统的实时幅值控制器,分析了系统的控制要求,设计了控制器硬件及软件,并进行了实验验证。

1 AC-AC电路工作原理分析

能量注入式AC-AC谐振变换器的拓扑结构如图1所示。整个电路由4个MOSFET开关管S1、S2、S3、S4,反并联二极管D1、D2、D3、D4及RLC的串联谐振网络组成。S1、S2及反并联二极管组成的双向开关用于谐振网络的能量注入及能量回馈;而S3、S4及反并联二极管组成的双向开关则用于控制谐振网络内能量的双向流动。

根据输入交流电VAC的不同极性,电路有着互相对称的两个半周期运行模式,即正半周和负半周模式。在每个半周期内,根据谐振电流的不同,电路均存在三种工作模态:能量注入、自由谐振及能量回馈。本文只讨论输入电压正半周时系统的工作模式,负半周时可以对称的形式得到。(1)能量注入模态:该模态中S1、D2导通,其余开关管及二极管关断,能量正向注入谐振回路,谐振电流幅值增大。(2)自由谐振模态:谐振电流正向时,D3、S4导通;谐振电流反向时,S3、D4导通,谐振回路在无能量注入的情况下自由振荡,谐振电流幅值逐渐减小。(3)能量回馈模态:谐振电流反向时,S2、D1导通,谐振回路向电源回馈能量,谐振电流幅值快速减小。

2 控制系统结构设计及电流峰值控制策略

为了实现系统输出谐振电流幅值近似恒定,同时保证系统运行在零电流(ZCS)软开关模式,基于FPGA芯片设计系统的反馈控制结构框图如图2所示。系统为双闭环控制结构,内环检测谐振电流的过零信号,用以实现ZCS软开关工作模式;外环采用误差比较器将反馈信号与参考电流值进行比较,以确定输出电流幅值是否在误差范围内,从而根据50 Hz交流信号的极性及误差比较信息判断系统的工作模态,以稳定输出谐振电流幅值。

根据上述控制系统结构,结合系统的工作模式,设计系统的峰值控制策略如表1所示。

注:表中的负号表示与正向相反

3 FPGA控制电路板设计

基于Altera公司的EP2C5T144C8型FPGA芯片,根据图2所示的系统框图设计系统控制板。控制器有三路输入,即50 Hz交流电源过零信号、谐振电流过零信号及参考电流与检测反馈电流值比较的误差信号。控制器根据这三路输入信号进行相应的运算后,在谐振电流过零点输出控制信号,控制4个MOSFET的工作状态,实现对谐振电流峰值的幅值控制。

考虑到误差比较信号需要能够比较出电流正向和反向两种情况,采用高速比较器LM319将输入电流检测信号与正向参考和负向参考分别比较,产生正向峰值和负向峰值检测信号。结合另外两路过零比较信号,系统的过零检测及误差比较电路如图3所示。

为了尽量减小控制延迟并提高系统的抗干扰能力,在隔离驱动电路模块中采用了高速光耦隔离器件6N137,同时配合三极管组成的推挽电路提高驱动能力。

过零检测与误差比较电路的输出信号以及隔离驱动电路的输入信号分别与FPGA控制器的I/O引脚相接,FPGA根据表1的开关控制逻辑实时控制系统的工作模式,实现输出电流的近似恒幅值控制。

4 算法流程设计

根据电流峰值控制策略,系统的控制算法流程设计如下:

(1)检测上半周期谐振电流峰值是否大于参考值,如果大于参考值,转流程(6);

(2)检测本半个周期的谐振电流的方向;

(3)检测50 Hz低频信号方向是否与谐振电流方向一致,如不一致,转流程(5);

(4)系统切换到能量注入工作模态,转流程(1);

(5)系统切换到自由振荡工作模态,转流程(1);

(6)检测本半个周期的谐振电流的方向;

(7)检测50 Hz低频信号方向是否与谐振电流方向一致,如不一致,转流程(9);

(8)系统切换到自由振荡工作模态,转流程(1);

(9)系统切换到能量回馈工作模态,转流程(1)。

5 实验测试

根据算法流程设计,搭建了系统实验电路进行测试。实验中,参考电流设置为5 A,系统输入电压为80 V50 Hz,在空载和10 W负载时输入电压波形及谐振电流波形分别如图4(a)、图4(b)所示。图中上方通道为50 Hz交流电压波形,下方通道为谐振电流波形。

由图4可以看出,基于FPGA的谐振电流在拾取端负载变化时,可以有效地保持初级回路谐振电流峰值在设定值附近波动。在输入交流过零点附近,由于输入电压过低,注入系统的能量不足以维持谐振电流的幅值恒定,因此会出现明显的凹陷。另外由于该变换器工作于软开关谐振状态,因此控制动作只发生在谐振电流过零时刻,能量注入具有典型的离散性。这使得空载或者轻载时,注入能量的频率过低,导致输出谐振电流幅值存在较大的纹波,如图5(a)的空载谐振电流局部放大波形所示。但随负载功率增大,注入能量的频率提高,谐振电流的幅值也就越趋平稳,如图5(b)的10 W负载谐振电流局部放大波形所示。

本文研究了一种能实现从低频到高频直接变换的AC-AC谐振变换器的恒幅控制策略及其FPGA实现。借助FPGA芯片强大的逻辑运算能力、高速以及灵活配置特性,有效地实现了系统在工频交流输入到20 kHz恒幅交流输出的直接变换。系统具有电路简单、开关损耗低、变换效率高、动态性能好等优点。但是由于输入电压过零点附近注入能量严重不足,导致输出电流幅值有明显的凹陷,但并不影响这种变换器在非接触电能传输系统中的应用。

摘要：研究了一种适用于非接触电能传输系统、实现低频到高频直接变换的AC-AC谐振变换器的恒幅控制策略,分析了该变换器的运行模式,设计了基于FPGA的控制系统,并通过实验验证了系统方案的有效性。

关键词：FPGA,AC-AC,谐振变换,感应电能传输

参考文献

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[3]周雯琪,马皓,何湘宁.感应耦合电能传输系统不同补偿拓扑的研究[J].电工技术学报,2009,24(1):133-139.

[4]杨民生,王耀南,欧阳红林.新型恒定一次侧电流无接触电能传输系统的建模与优化(英文)[J].中国电机工程学报,2009,29(4):34-40.

[5]HU A P,COVIC G A,BOYS J T.Direct ZVS start-up ofa current-fed resonant inverter[J].IEEE Transactions onPower Electronics,2006,21(3):809-812.

AC连杆用球渗碳工艺 第9篇

汽车空调器压缩机的连杆是由两粒渗碳钢球和一支杆焊接而成的, 该连杆形状为哑铃形, 是空调机中负责传递动力到活塞的重要零件, 该零件除存在接触疲劳剥落的失效方式外, 更重要的是钢球和杆之间的焊接强度是否满足抗拉要求, 一旦出现球和杆分离的情况, 整台压缩机将报废。

本文将研究渗碳层深度、碳含量、渗碳层梯度、渗碳层金相组织与焊接强度之间的关系, 并制定热处理工艺。

(A) 国外某公司AC连杆用球技术要求如下

(B) 外观:球面无有害的缺陷、瑕疵, 采用自动外观机进行100%的检查。

(C) 尺寸公差:要满足CP1级及下表规格:

球直径公制尺寸φ10.3188英制尺寸13/32"

(D) 硬度及渗碳深度, 要满足下表规格值

1 渗碳层深度与装球量、渗碳速度、炉内温度、渗碳时间有关, 也与煤油分解后形成的活性碳原子以及碳原子的扩散有关系

现将不同温度下渗碳层厚度列表如下 (装球量统一为120kg)

检查方法如下

(1) 压嵌→ (2) 切割钢球1/2→ (3) 磨平面→ (4) 抛光→ (5) 显微硬度计检查

从距表面0.0 5 m m处开始每间隔0.05mm打一印痕, 直到达到550硬度时, 为此计算印痕数再乘以0.05即可得到深度值, 从上表可以看出初始渗碳1个小时时渗碳速度较快后逐步下降, 采用910℃渗碳需要3.5小时才能达到技术规定的最低值, 采用920℃渗碳需要2.5小时即可达到技术规定, 而采用930℃也可达到标准值, 但温度较高对炉胆寿命不利, 而且碳浓度的梯度较大, 不利于焊接, 渗碳层组织较粗大, 考虑以上情况决定采取920℃的渗碳温度, 渗碳时间定为2.5小时。

2 渗碳层中的碳含量高、脆性大将直接影响焊接强度, 渗碳层中的碳含量过低使得钢球硬度下降, 接触疲劳强度下降将影响使用寿命

在温度和渗碳时间已定的情况下, 炉内碳势含量高低将决定渗碳层中的碳含量。在滴流式渗碳炉中, 渗碳剂采用的是100#航空煤油, 滴量采用也是重要的因素, 根据外方厂家的要求渗碳层中的碳含量应达到0.65%～0.80%, 为此我们做了以下试验。

(a) 设备:RKZ-60-9滴注式可倾斜渗碳炉。

(b) Cb20-1车床

(c) QL-CS2D型碳硫高速分析仪

(d) 试验方法:HV1000型显微硬度计

将与同批钢球的材料切成50 mm长料段, 在渗碳炉中与钢球一起渗碳2.5小时后检出, 在车床上车削去1.7 mm (外圆尺寸减少) , 再将被加工的铁屑称重后到QL-CS2D型碳硫高速分析仪上去化验再用显微硬度计检查表面硬度, 得出的结果如下:

从上表可以看出在温度不变, 渗碳时间不变的前提下, 加大渗碳剂滴流量, 可以加大碳势含量, 从而使渗碳层的碳含量增高, 但是当采用3 mι/min煤油时, 表面硬度不均匀且达不到技术标准要求, 当采用8mι/min煤油滴量时和采用6mι/min煤油滴量时的差异很少。说明碳势已经趋于饱和, 考虑到用户要求和节能以及满足焊接强度, 将煤油滴注量的工艺参数定为5mι/min。

3 金相组织

渗碳层金相组织为较细的马氏体组织, 心部为低碳马氏体组织要达到上述要求主要从两个方面确定工艺参数, 第一渗碳后淬火温度, 第二延长渗碳后扩散时间。

现将不同淬火温度下金相组织记录如下:

根据用户要求和上表情况确定淬火温度定为780℃。

4 热处理工艺

(1) 设备名称:RKZ-60-9滴注式可倾斜渗碳炉

(2) 气体渗碳化学反应式如下:ZCO=C+CO2活性碳原子被钢球表面吸收而渗入奥氏体中, 并向内部扩散, 最后形成一定深度的渗碳层。

(3) 工艺曲线

(a) 炉胆转速2转/min

(b) 煤油5mι/min

5 渗碳工艺规程

5.1排气:钢球装入炉罐后, 通入甲醇10mι/min, 快速排气15 min, 进球后15min, 待炉温升至920℃稳定后方可渗碳。每炉装球量为120kg (±1kg) .

5.2渗碳:渗碳时注入煤油, 观察火焰长度 (约200mm左右) 调节煤油注入量5mι, 渗碳时温度为920℃, 罐胆转速为2转/min。

5.3为保证渗碳体的均匀性在渗碳时, 必须将炉体每30分钟倾斜一次。

5.4降温出炉:钢球随炉降温至780℃, 出炉用水冷却淬火水温应控制在60℃以下。

5.5回火温度200±10℃, 回火时间240min, 采用30KW油浴回火炉。

6 技术质量要求

6.1 硬度:

经渗碳淬火后的钢球硬度为62～63.5HRC, 同一批钢球硬度差<1.5HRC, 心部硬度>20HRC.

6.2 渗碳层:

钢球有效渗碳层深度为0.7～1.1mm, 理想值为0.9mm.

6.3 表面质量:

渗碳淬回火后的钢球表面不允许有裂纹, 锈蚀。

7 渗碳操作注意事项

7.1 新炉罐在使用前按说明书要求烘炉, 对炉罐渗碳, 用来渗碳的钢球应清洗干净, 不得有污垢、锈蚀和油脂等。

7.2 装球时应注意, 渗碳球不得进入炉罐前后中心孔洞, 炉罐密封性能良好, 以保证炉内气压为正压。

7.3 出球时应彻底清空炉内存球和碳黑。

按工艺生产后的渗碳球质量情况, 如右图所示。

结语

此工艺是合理的, 大批生产的AC连杆碳钢球受到了外方的肯定。

摘要：本文通过AC连杆用球的技术要求, 对渗碳层厚度、渗碳温度、碳含量等工艺参数进行了研究并制定了工艺, 该工艺能满足AC连杆球的焊接性好、耐磨损的要求。

关键词：渗碳,碳含量,淬火温度,渗碳层厚度,金相

参考文献

[1]张洁主编.金属热处理及检验